Как светочувствительный белок регулирует цвет кожи

Группа исследователей из Университета Брауна установила, что опсин-3 – белок, тесно связанный с родопсином, обеспечивающим зрение при слабом освещении, – играет роль в регулировании количества пигмента, синтезируемого в коже человека и определяющего цвет кожи.

Когда люди проводят время на солнце, их кожа загорает – УФ-излучение сигнализирует коже, что надо вырабатывать защищающий клетки пигмент – меланин. Давно известно, что за развитие загара отвечает коротковолновое УФ-излучение, или УФВ. О том, как кожа обнаруживает и реагирует на УФА, более распространенный вид солнечного УФ-излучения, ученые знают меньше. Елена Оанча, доцент кафедры молекулярной фармакологии, физиологии и биотехнологии в Брауне, изучала именно этот вопрос. В 2015 году, когда ее команда впервые обнаружила, что меланоциты, специализированные клетки кожи, продуцирующие пигмент меланин, имеют избыток опсина-3, они предположили, что опсин-3 может быть рецептором, который обнаруживает UVA и сигнализирует об увеличении производства меланина.

Четыре года спустя ученые узнали гораздо больше. «Мы обнаружили роль опсина-3 в меланоцитах человека и выяснили, какие молекулярные стадии позволяют опсину-3 достичь этой функции, – отмечают исследователи. – Опсин-3 модулирует количество пигмента, выделяемого клетками, но, что удивительно, он не зависит от света. Этот механизм является новой парадигмой для опсинов. Как только мы узнаем больше об опсине-3, он может стать хорошей мишенью для лечения нарушений пигментации».

Вооружившись первоначальной гипотезой о том, что опсин-3 обнаруживает ультрафиолетовое излучение, вызывая попадание ионов кальция в меланоциты и выработку меланина, команда приступила к экспериментам.

Они создали культуру меланоцитов с уменьшенным количеством опсина-3. Когда ученые облучали эту культуру ультрафиолетом, они все еще наблюдали ток ионов кальция. Их первоначальная гипотеза была неверной.
«Первым сюрпризом для нас было то, что опсин-3 не является детектором UVA», – рассказывают ученые. В экспериментах было отмечено, что клетки кожи без опсина-3 выглядят намного темнее. Это был второй сюрприз. Действительно, измерение меланина показало, что меланоциты выделяли больше пигмента в отсутствие опсина-3.

Следующим шагом было выяснить, как это происходит. В ходе дальнейших экспериментов было обнаружено, что опсин-3 изменяет активность рецептора меланокортина-1, белка, который, как известно, увеличивает синтез циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), молекулярного сигнала, который запускает выработку меланина. Опсин-3 регулирует меланин путем снижения уровня цАМФ, продуцируемого рецептором меланокортина-1. Это был третий сюрприз проекта. В конечном счете команда определила, что опсин-3 сокращает выработку меланина в клетках кожи, уменьшая уровни важного молекулярного сигнала, но это регулирование, по-видимому, не вызывается светом.

Теперь, когда они определили роль опсина-3 в пигментации кожи, ученые пытаются выяснить, в каких других частях тела вырабатывается опсин-3 и какие у него могут быть функции. Открытие того, что опсин-3 способен регулировать количество пигмента в меланоцитах, позволяет предположить, что опсин-3 может быть мишенью для лечения нарушений пигментации.

Источник:
Rana N. Ozdeslik, Lauren E. Olinski, Melissa M. Trieu, Daniel D. Oprian, Elena Oancea. Human nonvisual opsin 3 regulates pigmentation of epidermal melanocytes through functional interaction with melanocortin 1 receptor. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201902825 DOI: 10.1073/pnas.1902825116

Поделитесь этой публикацией с коллегами и друзьями

Добавить комментарий